Ang paggamit ng PID controller sa mga automation system sa halimbawa ng TRM148 OWEN

Awtomatikong pagsasaayos, sistema ng pagsasaayos

Ang awtomatikong kontrol ay isang uri ng awtomatikong kontrol. Ang pagpapanatili ng katatagan ng isang tiyak na halaga na nagpapakilala sa proseso ng teknolohiya, o pagbabago nito ayon sa isang ibinigay na batas, na isinasagawa sa pamamagitan ng pagsukat sa estado ng isang kinokontrol na bagay o mga kaguluhan sa pamamagitan ng pag-apekto sa katawan ng regulasyon ng bagay.

Upang maisagawa ang awtomatikong regulasyon, ang isang hanay ng mga device ay konektado sa pag-install na ire-regulate, ang kumbinasyon nito ay tinatawag na regulator.

Batay sa mga sukat ng isa o higit pang mga variable na nagpapakilala sa proseso, naaapektuhan ng controller ang proseso sa pamamagitan ng pagpapalit ng isa o higit pang mga pagkilos na kontrol, na pinapanatili ang itinakdang halaga ng kinokontrol na variable.

Isang sistema ng kontrol — isang sistema na idinisenyo upang mapanatili ang isang ibinigay na batas ng pagbabago ng isang tiyak na pisikal na dami ay tinatawag na isang kinokontrol na dami.Ang setpoint ng kinokontrol na variable ay maaaring pare-pareho, o maaaring ito ay isang function ng oras o ilang iba pang variable.

Sa proseso ng regulasyon, ang kinokontrol na halaga ay inihambing sa itinakdang halaga, at sa pagkakaroon ng isang paglihis ng kinokontrol na halaga mula sa itinakdang halaga, ang pagkilos ng pagsasaayos ay pumapasok sa control object, na nagpapanumbalik ng kinokontrol na halaga.

Ang pagkilos sa regulasyon ay maaaring maipasok nang manu-mano ng isang tao. Kung ang pagsukat ng kinokontrol na variable at ang pagpapakilala ng control action ay ginagawa ng mga instrumento, nang walang interbensyon ng tao, kung gayon ang control system ay tinatawag na autonomous system.

Bilang karagdagan sa pagkilos ng kontrol, ang mga control system ay apektado ng mga kaguluhan na nagiging sanhi ng paglihis ng kinokontrol na variable mula sa itinakdang halaga at ang paglitaw ng mga error sa kontrol.

Sa likas na katangian ng pagbabago sa pagkilos ng kontrol, ang mga sistema ng kontrol ay nahahati sa mga awtomatikong sistema ng pagpapapanatag (ang pagkilos ng kontrol ay isang pare-parehong halaga o isang ibinigay na function ng oras ng naka-program na sistema ng kontrol) at mga sistema ng servo (ang pagbabago sa kontrol ang pagkilos ay natutukoy ng isang dating hindi kilalang kontrol na aksyon) ).

Mga controller ng PID

Ang PID controller ay isang yari na device na magpapahintulot sa user na magpatupad ng software algorithm upang makontrol ang isa o isa pang kagamitan ng isang automated system. Ang pagbuo at pag-configure ng mga sistema ng regulasyon (kontrol) ay nagiging mas madali kung gagamit ka ng mga yari na device gaya ng universal PID controller TRM148 para sa 8 channel mula sa kumpanyang OWEN.

Sabihin nating kailangan mong i-automate ang pagpapanatili ng mga tamang klimatiko na kondisyon sa greenhouse: isaalang-alang ang temperatura ng lupa malapit sa mga ugat ng mga halaman, ang presyon ng hangin, ang halumigmig ng hangin at ang lupa, at mapanatili ang tinukoy na mga parameter sa pamamagitan ng kontrol Elemento ng pag-init at mga tagahanga. Hindi ito maaaring maging mas madali, ibagay lang ang PID controller.

Alalahanin muna natin kung ano ang PID controller? Ang PID controller ay isang espesyal na aparato na patuloy na pinipino ang mga parameter ng output sa tatlong paraan: proporsyonal, integral at kaugalian, at ang mga paunang parameter ay mga parameter ng input na nakuha mula sa mga sensor (presyon, halumigmig, temperatura, pag-iilaw, atbp.).

Ang input parameter ay pinapakain sa input ng PID controller mula sa isang sensor, halimbawa isang humidity sensor. Ang regulator ay tumatanggap ng halaga ng boltahe o kasalukuyang, sinusukat ito, pagkatapos ay gumagawa ng mga kalkulasyon ayon sa algorithm nito at sa wakas ay nagpapadala ng isang senyas sa kaukulang output, bilang isang resulta kung saan ang awtomatikong sistema ay tumatanggap ng isang kontrol na aksyon. Nabawasan ang kahalumigmigan ng lupa - ang pagtutubig ay naka-on ng ilang segundo.

Ang layunin ay makamit ang halaga ng halumigmig na tinukoy ng gumagamit. O halimbawa: nabawasan ang pag-iilaw - i-on ang mga phytolamp sa mga halaman, atbp.

Kontrol ng PID

Sa katunayan, kahit na ang lahat ay mukhang simple, ang matematika sa loob ng regulator ay mas kumplikado, hindi lahat ay nangyayari sa isang hakbang. Pagkatapos i-on ang irigasyon, ang PID controller ay sumusukat muli, sinusukat kung gaano kalaki ang halaga ng input na nagbago ngayon—ito ang control error.Ang susunod na aksyon sa drive ay itatama na ngayon, na isinasaalang-alang ang nasusukat na error sa pagsasaayos, at iba pa sa bawat hakbang ng kontrol hanggang sa maabot ang target — isang parameter na tinukoy ng gumagamit —.

Tatlong bahagi ang kasangkot sa regulasyon: proporsyonal, integral at kaugalian. Ang bawat bahagi ay may sariling antas ng kahalagahan sa bawat partikular na sistema, at kung mas malaki ang kontribusyon ng ito o ang bahaging iyon, mas mahalaga ito na baguhin sa proseso ng regulasyon.

Ang proporsyonal na bahagi ay ang pinakasimpleng, mas malaki ang pagbabago, mas malaki ang koepisyent (ng proporsyonalidad sa formula), at upang mabawasan ang epekto, sapat na bawasan lamang ang koepisyent (multiplier).

Sabihin nating ang kahalumigmigan ng lupa sa greenhouse ay mas mababa kaysa sa itinakdang punto - kung gayon ang oras ng pagtutubig ay dapat hangga't ang kasalukuyang kahalumigmigan ay mas mababa kaysa sa itinakdang punto. Ito ay isang magaspang na halimbawa, ngunit ang prinsipyo ay halos pareho.

Integral na bahagi — kinakailangan upang mapabuti ang katumpakan ng kontrol batay sa mga nakaraang kaganapan sa kontrol: isinama ang mga nakaraang error at ginagawa ang pagwawasto sa mga ito upang sa huli ay makakuha ng zero deviation sa kontrol sa hinaharap.

At sa wakas, ang differential component. Dito isinasaalang-alang ang rate ng pagbabago ng kinokontrol na variable. Hindi alintana kung ang setpoint ay nabago nang maayos o bigla, ang kontrol na aksyon ay hindi dapat humantong sa labis na paglihis sa halaga sa panahon ng kontrol.

Ito ay nananatiling pumili ng isang aparato para sa kontrol ng PID. Ngayon marami sa kanila sa merkado, mayroong mga multi-channel na nagbibigay-daan sa iyo upang baguhin ang ilang mga parameter nang sabay-sabay, tulad ng sa halimbawa sa itaas na may isang greenhouse.

Tingnan natin ang aparato ng regulator gamit ang halimbawa ng universal PID regulator TRM148 mula sa kumpanya ng OWEN.

Ang walong input sensor ay nagpapakain ng mga signal sa kani-kanilang mga input. Ang mga signal ay pinaliit, sinala, naitama, ang kanilang mga halaga ay makikita sa display sa pamamagitan ng paglipat gamit ang mga pindutan.

Ang mga output ng aparato ay ginawa sa iba't ibang mga pagbabago sa mga kinakailangang kumbinasyon ng mga sumusunod:

• relay 4 A 220 V;

• transistor optocoupler n-p-n-type 400 mA 60 V;

• triac optocoupler 50 mA 300 V;

• DAC «parameter — kasalukuyang 4 … 20 mA»;

• DAC «parameter-boltahe 0 … 10 V»;

• 4 … 6 V 100 mA solid state relay control output.

Kaya, ang pagkilos ng kontrol ay maaaring analog o digital. Digital signal — ito ay mga pulso ng variable na lapad, at analog — sa anyo ng tuluy-tuloy na alternating boltahe o kasalukuyang sa isang pare-parehong hanay: mula 0 hanggang 10 V para sa boltahe at mula 4 hanggang 20 mA — para sa kasalukuyang signal.

Ginagamit lang ang mga output signal na ito para kontrolin ang mga actuator, halimbawa, isang irrigation system pump o isang relay na nagpapa-on at off ng isang heating element o isang motor para kontrolin ang isang actuator valve. May mga signal indicator sa control panel.

Para sa pakikipag-ugnayan sa isang computer, ang TPM148 regulator ay nilagyan ng RS-485 interface na nagbibigay-daan sa:

• i-configure ang device sa isang computer (ang software ng configuration ay ibinibigay nang walang bayad);

• ipadala sa network ang kasalukuyang mga halaga ng mga sinusukat na halaga, ang output power ng regulator, pati na rin ang lahat ng mga programmable na parameter;

• makatanggap ng data ng pagpapatakbo mula sa network upang makabuo ng mga control signal.